Düşük Tenöriü Altın Cevherlerine Uygulanan Liç Yöntemi Gülhan ÖZBAYOĞLU* 1 GİRİŞ : Son yıllarda altın fiatlarında görülen - sırı derecedeki artmalar, gerek Amerika' da, gerekse bütün dünyada altın madenlerine olan ilgiyi yeniden arttırmıştır. Eski altın madenleri yeniden işletmeye açılmış, yeni yatakların keşfi için de yoğun çalışmalara girişilmiştir. Bilhassa eskiden işletilmesi ekonomik olmayan düşük tenöriü cevherler, bugün önem kazanmışlardır. Aşağıdaki tablo altın fiatlarında görülen bu hızlı değişmeyi göstermektedir. Ay, Sene Temmuz, 1968 Aralık, 1968 Temmuz, 1969 Aralık, 1969 Ooak, 1970 Temmuz, 1970 Aralık, 1970 Ocak, 1971 Temmuz, 1971 Aralık, 1971 Ocak, 1972 Mayıs, 1972 Aralık, 1972 Ocak, 1973 Şubat, 1973 Mart, 1973 Nisan, 1973 Altın fiatı ($/troy ons) (Aylık ortalama) 39.47 41.08 41.759 35.170 34.942 35.321 37.435 37.874 40.952 43.484 45.751 54.618 63.909 65.139 74.198 84.372 90.496 Tablo - 1 : Altın fiatlarındaki dalgalan ma (Londra altın borsasına göre) (1) 1 troy ons : 31,1 gr. 1 ons : 28,5 gr. 1 ppm : 0,029 ons/ton ppm : milyonda bir parça 1.a. Mayıs, 1973 101.959 Aralık, 1973 106.719 Ocak, 1974 129.191 Şubat, 1974 150.233 Mart, 1974 168.421 Altının bulunduğu kayaçlar Altın ihtiva eden kayaçlar üç grup altında toplanabilir : (2) a) Asit mağmatik kayaçlar (altere olmuş kuvars porfiri) b) Fazlaca kırıklı.ince taneli silisleşmiş kireçtaşı c) Breş içinde ince altın tanecikleri Bugün dünya altın üretiminin en önemli kısmı, aşağıdaki yataklardan elde edilmektedir : 1) Damar tipi yataklar 2) Plaserler Gelecekte, deniz suyu da altın üretiminde bir kaynak olarak düşünülebilecektir. 1 mil küp deniz suyunun ihtiva ettiği altın miktarı bugün Amerikanın ürettiği altın miktarından daha fazladır. 1.b. Altının kazanılmasında uygulanan yöntemler : Altın cevherleri, çok değişik bir tenor dağılımı göstermektedirler. İşletilebilir cevher tenörü, altının satış fiatı ve işletme masraflarına bağlı olarak değişmektedir. * Maden Y. Müh. Öğretim Görevlisi, O.D.T.Ü. Maden Müh. Bölümü Bu makalenin hazırlanışında, 31. Mayıs. 1973'de O.D.T.Ü.'inde verdiği seminerden ve AlME'de Şubat, 1974'de basılan Makalesinden faydalanmama izin veren R.B. Bhappu'ya teşekkürlerimi sunarım. CUT : XIII Sayı : 6 51
Bugünkü altın fiatlarının yüksek oluşu, düşük tenörlü cevherlerin işletilebilmesi o- lanağını vermektedir. Genellikle, tonunda 0,2 ons veya daha çok altın içeren ve ekonomik tenor sınırı yaklaşık olarak 0,07 ons olan altın cevherleri iiçn uygulanan zenginleştirme yöntemleri (3) : a) gravite b) amalgamasyon c) flotasyon d) siyanür e) doğrudan doğruya ergitme Bütün bu yöntemler yüksek yatırımları gerektirdiği kadar büyük işletme masraflarına da ihtiyaç göstermektedir. Bu yüzden tonunda 0,02-0,07 ons altın bulunan düşük tenörlü cevherlere, yukarıdaki tekniklerin uygulanması ekonomik olmamaktadır. Bugün bilinen veya yeni keşfedilmiş o- lan altın yataklarının birçoğu ya düşük tenörlüdür, ya sınırlı bir rezerve sahiptir, ya da gravite ve siyanür yöntemlerinin uygulanması olanağını vermeyen, kil veya diğer zararlı mineralleri ihtiva eden cevher Şekil -1 : Geleneksel siyanür işleminin akım şeması 52 MADENCİLİK
yataklarıdır. Bu şekildeki yatakların değerlendirilebilmesi için işletme masrafı dür az bir yatırımı gerektiren ve çevreyi kirletmiyen yöntemlerin bulunmasına çalışılmaktadır. 2. Geleneksel Siyanür Yöntemi Altının siyanür çözeltisi ile çözünmesi sırasında meydana gelen reaksiyon, Eisner denklemi ile gösterilebilir (4) : 4 Au + 8 NaCN + 0 2 + 2H 2 0 -> 4 NaAu (CN) 2 + 4 NaOH Siyanürasyon işleminin akım şeması aşağıda kısaca gösterilmiştir. Bu yöntemde eriyiğin ph'ı çok mühimdir. Sodyum siyanür suda çözündüğü zaman aşağıdaki reaksiyonu verir. NaCN + HzO ±5 HCN + NaOH HCN'in sudaki erirliği hemen hemen yok gibidir. Bu denkleme göre suda serbest alkalinin bulunması denklemi sola doğru çevirir. CN - konsantrasyou da ph yükseldikçe artar. Aşağıdaki tabloda değişen ph'a karşı CN - konsantrasyonu ve HCN gösterilmiştir (5). Millimole/Millimole ph CN- HCN 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 11.0 12.0 13.0 0.0005 0.0015 0.0047 0.0146 0.045 0.129 0.320 0.597 0.825 0.979 0.999 1.000 0.9995 0.998 0.995 0.985 0.955 0.871 0.680 0.403 0.175 0.021 0.001 0.000 Tablo - 2 : ph'nm CN - iyonu konsantrasyo nuna ve HCN'in erirliğine etkisi (4). 1 miligram sodyum siyanür içindeki CN~'i miligram olarak hesaplamak için bu sütundaki rakamları 0.531 ile çarpmak yeterlidir. Yukarıdaki yöntemin uygulanması hem yüksek bir yatırım gerektirdiğinden, hem de işletme masraflarının fazla oluşundan dolayı, tonunda 0,02-0,07 oz altın bulunan düşük tenörlü cevherler için ekonomik olmamaktadır. 3. Siyanür Yığma Lİçi - Karbon Adsorpsiyonu - ve Altının elektroliz yoluyla kazanılması Yöntemi (6). Laboratuvar ve pilot tesis çapındaki çalışmalar ile bunların endüstrideki birkaç uygulamasından, yukarıda ismi verilen yön- temin düşük tenörlü altın ve gümüş cevherlerinin işlenmesinde ekonomik olduğu görülmüştür. Eski siyanür yöntemiyle ekonomik olmayan 0,02 ons/ton Au cevherleri b le bu yöntemle işlenebilmektedir. Bu tekniğe uygun altın cevheri, boşluk dolgu? (çatlak (California ve Avusturalya) stokvork (Colorado), breş (Utah), konglomera) şeklinde bulunmakta ve kaba kırma yöntemi ile hemen ortaya çıkartabilmektedir. (7) Yalnız altım taşıyan kayanın gözenekli olması ve siyanür tüketen maddeleri kapsamaması gereklidir. CİLT : XIII SAYI : 5 53
Yöntemin uygulanacağı, doğrudan doğruya madenden çıkarılmış veya kabaca, kırılmış, tane dağılımı 1,5 cm. ile 15 cm. arasında olan cevher doğal veya yapma, geçirgen olmayan bir taban üzerine yığılır. Sulandırılmış siyanür kireç eriyiği yığının üzerine homojen bir şekilde dökülür. Bu eriyik özellikle cevherdeki altın ve gümüşü eritir. Optimum bir altın gümüş kazanılması işlemin haftalar veya aylarca devam etmesini gerektirir. Bilindiği gibi organik maddelerin altını adsorbe etme özelliği vardır. Bu yöntemde de çözeltiden altını kazanmak için aktif karbon (mangal kömürü) kullanılır. Altın adsorbe etmede en iyi mangal kömürü hindistan cevizinden elde edilir. Satış fiatı kilo başına 1,2 dolardır. Altın ve gümüşü taşıyan çözeltinin i- çerdiği altın miktarı 0,2 ppm'den az olduğu zaman, Zn ile altını çöktürme işlemi mümkün olamamaktadır. Bu durumda da organik maddelerden faydalanmak zorunluluğu vardır. Yöntemin uygulanmasından gelen siyanür - kireç çözeltisi toplanarak aktif karbon kolonundan geçirilir. Çözeltinin içindeki altın ve gümüş siyanürü kompleksi, aktif karbon parçacıkları tarafından seçmeli olarak adsorbe edilir. Bir ton karbon normal olarak 250-400 ons altın adsorbe edebilir. Geriye kalan, konsantrasyonu düşmüş siyanür ve kireç çözeltisi yeniden ayarlanarak devreye sokulur. Aktif karbondan altın ve gümüşü ayırmak için ya aktif kömür yakılarak Au ve Ag açığa çıkarılır, ya da kömürün üzerine sıcak kostik siyanür çözeltisi dökülür. Bu çözelti % 1 NaOH ile % 0,1 NaCN ün 90"C de ısıtılmasıyla elde edilir. Aktif karbon tarafından adsorbe edilen Ag ve Au kompleksi çözeltiye geçer. Eriyikten, Au ve Ag çinko tozu ile çöktürülerek ayrılabilir. Diğer bir yol da, çelik yününün katod olarak kullanıldığı bir hücrede, çözeltiyi elektroliz etmektir. Elektroliz kabında toplanan altın ve gümüş alınarak yeniden işlemden geçirilir, buradan altın ve gümüş ya ayrı ayrı ya da be- 54 MADENClLtK
raber (dore) olarak elde edilir. Bu devreden sonra karbon yeniden aktiflenerek devreye sokulur. Aşağıdaki şekillerde şematik olarak siyanür yığma liçi ile altının kurtarılmasında kullanılan bir elektroliz hücresi gösterilmiştir. Geleneksel siyanür yönteminde olduğu gibi, bu yöntemde de oksijen ve kireç çok mühim bir rol oynamaktadır. Kireç sadece palpın ph'ını ayarlamakla kalmayıp, aynı zamanda çözeltiye geçen tuzları nötürleştirir (proses sırasında, siyanürü tüketen tuzlar en düşük seviyede tutulmalıdır) Genellikle, kireç ihtiyacı ph 11'de serbest kireç miktarı en az 0,05 kg olacak şekilde ayarlanır. Bu da bir ton cevher için yaklaşık olarak 1.5-2.5 kg. dır. Liç için gerekli siyanür miktarı ise 1 ton cevher için 0,5 kg. dır. Endüstri çapındaki tesislerde, geçirgen olmayan yüzeyler, asfalt veya kille kaplanarak inşa edilirler. Böyle bir yüzeyin maliyeyi dönüm başına 15 000 dolardır. Şekil-4: Siyanür yığın liçinde yatağın hazırlanışı Buradan liç çözeltisinin % 96 sini kazanmak mümkündür, kayıp sadece buharlaşmadan ileri gelir. Siyanür çözeltisi zehirli olduğundan ve içinde altın da ihtiva ettiğinden, eriyiğin kaybının en düşük seviyede tutulması gerekir. Tesisten sulara karışan CN~ miktarı hiçbir zaman 1 ppm'i geçmemelidir. önceden de belirtildiği gibi, bu yöntemde cevherin tane büyüklüğü 1,25 cm'den tüvenan cevher büyüklüğüne kadar değişebilir. Liç yığının yüksekliği 3 metre ile 15 metre arasındadır. Liç çözeltisi, içinde % 0,05-0,1 sodyum siyanür ihtiva edecek şeşekilde hazırlanır ve ph'ı da kireç ilâvesiyle 10,5 civarında tutulur. Çözeltinin yığına ilâve miktarı 5-25 galon / ft 2 / gün'dür. Günde 5000 ton cevher işleyen bu tip bir tesis için gerekli yatırım miktarı 2,5 milyon dolardır. Yukarıdaki yöntem çevre kirliliği sorunu açısından da çekicilik kazanmaktadır. Çünkü liç çözeltisinin çevreyi kirletme olanağı olmadığı gibi, operasyon artıklarının da iri taneli oluşu ve toz ihtiva etmeyişi bir toz problemini doğurmamaktadır. CUT : XIII Sayı : 6 55
4. Siyanür Yönteminde Diğer Teknikler Düşük tenörlü cevherlerden altının kazanılmasında diğer bir teknik «Tank Liçi»'- dir. Burada liç eriyiğinin, tanka doldurulmuş taneler arasından kolayca geçişini sağlamak için cevherin inceye kırılmış, fakat şlammdan arınmış olması gerekmektedir. Siyanür çözeltisi aşağıdan yukarıya veya yukarıdan aşağıya doğru tankın içinden geçirilerek altın ve gümüşün çözünmesi sağlanır. Altının tamamının çözeltiye geçmesi, birkaç gün alabilir. İçinde altın taşıyan bu çözelti devamlı olarak aktif karbon kolonundan geçirilir ve altın, gümüşün karbon tarafından adsorbe edilmesi sağlanır. Sonra yukarıda bahsedilen işlemler uygulanarak altın ve gümüş elde edilir. 5. Siyanür Yöntemlerinin karşılaştırılması «Tank liçi ile yığın liçi karşılaştırıldığında, birincinin daha yüksek yatırıma ihtiyaç gösterdiği ve işletme masraflarının da daha yüksek olduğu görülür. Buna karşı, siyanür işlemi için ihtiyacı olan zaman daha kısa olup, daha yüksek randıman vermektedir. Tank liçi'nin diğer bir özelliği de, kış aylarında diğer yöntemlerin liç çözeltilerinde görülen donma olayının bu yöntemde görülmemesidir. Geleneksel siyanür yöntemi ile siyanür yığın liçi karbon adsorpsiyonu elektroliz yöntemi karşılaştırıldığında, ikinci yöntemin gerektirdiği yatırımın, birincinin % 25 i kadar olduğu görülür. İşletme masrafları da ikincinin lehine bir durum göstermekte olup, birincinin % 45'i kadardır. Daha gelişmiş bir yöntem olan tank liçi, gerek yatırım, gerekse işletme masrafları yönünden geleneksel siyanür yöntemi ile yığın liçi yöntemi arasında bir durum göstermektedir. Metal randımanı yönünden yapılan karşılaştırmalar göstermiştir ki, en yüksek randıman karıştırmalı liç yönteminden elde e- dilmekte olup, 24 saat içinde % 90 lık bir randımana ulaşılabilmektedir. Bunu tank liçi takip etmekte olup, 3-6 günlük bir zaman zarfında, % 85'lik bir randıman elde edilmektedir. Yığın liçi ise diğerlerinin yanında en yavaş işleyen bir yöntem olup, 6-7 haftalık bir devrenin sonunda ancak % 60-70'lik bir randıman verebilmektedir. SONUÇ: Düşük tenörlü altın cevherlerinden altının kazanılmasında siyanür liçi - karbon adsorpsiyonu ve elektroliz yöntem oldukça başarılı sonuçlar vermekte ve diğer yöntemlerle işletilmesi ekonomik olmayan yataklar. böylece değerlendirebilmektedir. Bu yöntemin uygulanmasıyla hem yatırım masraflarında hem de işletme masraflarında bir düşüş kaydedilmektedir. Yukarıdaki yöntemin sağladığı olanağın ışığı altında, yurdumuzda yapılan altın aramalarından bulunmuş ve işletilmesinin ekonomik olamıyacağı kanısına varılmış düşük tenörlü yataklarının tekrar ele alınıp, incelenmesinde fayda vardır. Bütün bunlara rağmen en iyi işletme yönteminin seçimi, herbir altın cevheri için farklı olup, onun karakteri, rezervi, tenörü ve satış fiatı ile yakından ilgilidir. Kaynaklar : 1 Engineering and Mining Journal (1968-69 - 70-71 - 72-73 - 74) 2 Bhappu, R.B. ODTÜ'ünde 31.Mayıs.973 de verilen «Siyanür yöntemiyle altının kazanılması» konulu seminer 3 Taggart, A.F., «Handbook of Mineral Dressing» S. 2-74 4 American Cyanamid Company «Chemistry of Cyanıdation» 5 Gaudin, A.M., «Flotation», 1957, s. 296 6 Bhappu, R.B., Milton F. Lewis., «Leaching of low grade gold ores, economic evaluation of available processes.» AIME Annual Meeting Dallas - Texas, Febr. 1974. 7 Bateman «Formation of mineral deposits» 56 MADENCİLİK